Deflexiones en Pavimentos

DEFLEXIONES

La medida de deflexiones en la superficie de un pavimento, es de primordial importancia al evaluar la capacidad de transferencia de carga que un pavimento rígido o flexible posee.

El estudio de la deflexión de un pavimento es importante puesto que la forma y magnitud en que un pavimento deforma, es una función de del tráfico (tipo y volumen), sección (paquete) estructural del pavimento, temperatura y humedad.

Las medidas de deflexión de un pavimento pueden ser utilizadas para determinar la rigidez estructural de una capa de pavimento así como el módulo resiliente de la subrasante.

Así mismo se pueden determinar otras características de la forma en que el pavimento se comporta ante otras cargas.

Las mediciones de deflexiones en pavimentos se las efectúa mediante ensayos no destructivos.

DEFLEXIONES

MEDICIONES

La deflexión de la superficie es medida como el desplazamiento vertical de esta superficie, ocasionado por una carga (estática o dinámica) aplicada.

Mientras más avanzado es el método de medición, mayor es la posibilidad de medir los desplazamientos en varios puntos, obteniendo así una caracterización mejor documentada de la deflexión del pavimento.

El área de pavimento afectada por el desplazamiento es denominada como la “cuenca de deformación”:

TÉCNICAS DE MEDICIÓN

Deflexiones Estáticas

Existen tres categorías:

Deflexiones transientes

-deflexiones de impacto

DEFLEXIONES

MEDICIONES ESTÁTICAS – VIGA BENKELMANN

El procedimiento general consiste en aplicar una carga de magnitud conocida a la superficie del pavimento y analizar la forma y magnitud de la cuenca de deformación para evaluar la resistencia de la estructura del pavimento.

Desarrollado por la Western Association of State Highway Organizations (WASHO) en 1952.

DEFLEXIONES


DEFLEXIONES


La viga Benkelman ha sido utilizada con más frecuencia que otros métodos de medidas de deflexiones recuperables de pavimentos.

El proceso de medida se refiere a una carga padrón de 82 kN (18.00 lbs) en el eje trasero (eje simple de rueda doble ESRD), la cual se encuentra apoyada sobre el pavimento, en el punto o puntos donde se pretende tomar la medida.

Las medidas deben ser tomadas de acuerdo a la siguiente tabla:

Ancho de la Vía (m) Distancia al borde (m)2.70 0.463.00 0.63.30 0.753.60 0.9

Recomendación: Medidas tomadas a cada 20 m ( De Senco, 2001). En trechos uniformes se puede incrementar esta longitud.

DEFLEXIONES


La viga Benkelman ha sido utilizada con más frecuencia que otros métodos de medidas de deflexiones recuperables de pavimentos.

El camión debe ser colocado de manera a que uno de los conjuntos de huellas traseras sea centrado en la huella externa.

La punta de prueba de la viga debe ser colocada entre las llantas de la rueda doble, sobre el punto seleccionado.

Se libera la traba de la viga.

Encendido el vibrador, se efectúa la lectura inicial (Lo) cuando el extensómetro indica movimiento igual o menor a 0.01 mm/min o después de recorridos 3 minutos del movimiento del camión.

DEFLEXIONES


El camión debe ser desplazado lentamente, por lo menos 10 m delante, para proceder a la lectura final (Lf), cuando el extensómetro indique movimiento igual o menor a 0.01 mm/min o después de 3 minutos.

Una vez desconectado el vibrador, la parte móvil de la viga es trabada y transportada para el nuevo punto.

CUENCA DE DEFORMACION Para determinar el radio de curvatura de la cuenca de deformación, se efectúa una lectura adicional.

Para ello se desplaza el eje de ruedas dobles del camión 25 cm al frente del punto de prueba del pavimento.

DEFLEXIONES


RESULTADOS

D o L o L f a

b

Deflexión en el punto de prueba:

DoDeflexión real o verdadera

LoLectura inicial

Lf Lectura final

a b Dimensiones de la viga

Radio de Curvatura

R6250

2 D o D 25

D25Deflexión a 25 cm del punto de prueba

PARA Lo – Lf<=0.01 mm

DEFLEXIONES


RESULTADOSAPI - GENESIS Fecha: 05-Jun-03

Tramo: Pailón - Los Troncos Operador: Ing. Sebastián Isern

DEFLEXIONES BENKELMAN Y RADIO DE CURVATURA: Medición Sistemática

LADOHUELL

AL(0) L(25) L(0) L(25) D(0) D(25)

3 0.78 IZQ. EXT. 35.4 247 512 168 469 158 86 436 1.39 IZQ. EXT. 35.4 371 406 344 390 54 32 142 Fisuras Tipo 89 1.91 IZQ. EXT. 35.4 259 511 211 486 96 50 68 Fisuras Tipo 812 2.43 IZQ. EXT. 35.4 777 28 746 3 62 50 26015 2.95 IZQ. EXT. 35.4 811 69 780 53 62 32 10418 3.47 IZQ. EXT. 32.5 406 651 373 624 66 54 26021 3.99 IZQ. EXT. 32.5 286 419 264 406 44 26 17424 4.51 IZQ. EXT. 32.5 230 520 202 510 56 20 87 Tratamiento Nuevo27 5.03 IZQ. EXT. 32.5 394 606 342 576 104 60 71 Tratamiento Nuevo30 5.55 IZQ. EXT. 32.5 586 805 528 770 116 70 68 Tratamiento Nuevo33 6.07 IZQ. EXT. 32.5 763 186 729 166 68 40 112 Tratamiento Nuevo36 6.59 IZQ. EXT. 32.5 801 928 769 914 64 28 87 Tratamiento Nuevo39 7.11 IZQ. EXT. 32.5 525 874 488 861 74 26 65 Tratamiento Nuevo42 7.63 IZQ. EXT. 32.5 682 906 659 894 46 24 142 Tratamiento Nuevo45 8.20 IZQ. EXT. 28.1 728 953 708 940 40 26 223 Tratamiento Nuevo

LECTURA FINAL

N° OBSERVACIONES

UBICACIÓN

PR

OG

R. TEMP

. PAV. (ºC)

HORARADIO CURV. Rc (m.)

LECTURA INICIAL

DEFLEXIÓN (0,01 mm.)

DEFLEXIONES


DEFLEXIONES


DEFLEXIÓN CARACTERÍSTICA DE UNA SECCIÓN: Es obtenida a través de la media de las deflexiones medidas, de acuerdo a la expresión:

D c D 2 s( ) F t F c

niDDn

i

/).(1

1

)( 2

n

DDs

n

nii

s: desvío padrón

Ft: Factor de ajuste para la temperatura de referencia

Fc: Factor de ajuste para el periodo crítico

DEFLEXIONES


Temperatura media del Pavimento FactorºC Ft6 1.28 1.1410 1.112 1.0717 1.0321 127 0.9632 0.9338 0.943 0.8749 0.84

FACTORES DE AJUSTE Ft

DEFLEXIONES


FACTORES DE AJUSTE Fc

a) Medidas tomadas en el periodo más crítico: Fc=1

b) Con medidas tomadas en cualquier época del año y con ajustes con Fc>1

Por lo general se admite Fc=1.20

La deflexión característica se utiliza para determinar el espesor de refuerzo. Su determinación debe ser precedida de un examen visual, durante el inventario del trecho o sub-trecho. Se recomienda:

a) En áreas de pavimento que presentan deterioros o deficiencia de drenaje, se debe efectuar un estudio separado.

b) Cuando las deflexiones sobrepasan la deflexión media más tres veces el desvío padrón:

sDD 3Tomar medidas adicionales para localizar los límites del área en mal estado

No considerar esos valores para el cálculo de la deflexión representativa del tramo.

DEFLEXIONES

DIMENSIONAMIENTO DEL REFUERZO DE UN PAVIMENTO

Fases del pavimento:

Consolidación: Las deflexiones recuperables son relativamente altas, estas indican que la estructura se está acomodando a las cargas a las que está soportando.

Fase Elástica: Las deflexiones provocadas por el paso de vehículos son prácticamente constantes y recuperables. Es el periodo de vida útil del pavimento.

Fase de Fatiga: Las deflexiones no son recuperables y el pavimento empieza a sufrir ruptura por fatiga: fisuras y hundimientos son constantes.

Refuerzos antes de la fase de fatiga: Altamente económicos, se aprovecha toda la estructura resistente.

Refuerzos después de la fase de fatiga: Altamente costosos, dependiendo de la gravedad se puede necesitar cambiar la base, sub base o hasta subrasante.

DEFLEXIONES

METODO DNER

DIMENSIONAMIENTO DEL REFUERZO DE UN PAVIMENTO

Datos necesarios:

Fecha de apertura del pavimento al tráfico

Número de ejes equivalentes (ESALs) utilizados en el dimensionamiento original, en la actualidad y el previsto.

Datos de los materiales y espesores de las capas.

Geología e hidrología del local.

Extracción de Calicatas: CBR, densidades, granulometrías, % de asfalto, espesores de capas, etc.

Valores de deflexiones cada 200 m como mínimo.

DEFLEXIONESDIMENSIONAMIENTO DEL REFUERZO DE UN PAVIMENTO

METODO DNER

Naturaleza dela subrasante Estación seca Estación lluviosaArenoso y permeable 1.10-1.30 1Arcillos y sensible a humedad 1.20-1.40 1

Fc

Deflexión de Proyecto:

D p D c F c

1 105

1 106

1 107

1 108

10

100

1 103

trace 1

Deflexión Admisible para Concreto Asfált

N - Nº Operaciones Eje 82 kN (18.000 lbs

Dad

m D

efle

xion

es e

n 0.

01 m

136.458

40

g x( )

100000000100000 x


METODO DNER

f x( ) 3.01 0.175log x( )

N D adm1.00E+05 1351.00E+06 901.00E+07 601.00E+08 40


METODO DNER

Datos Calidad Necesidad Criterio de MedidasDeflectométricos Estructural de Estudios Cálculo para Correctivas

Obtenidos Complementarios RefuerzoI Dp<=Dadm Buena No Sólo correciones

R>=100 de superficieII Dp> Dadm Si Dp<3Dadm No Deflectométrico Refuerzo

R>=100 regularSi Dp>3Dadm Si Deflectométrico Refuerzo

mala Resistencia ReconstrucciónIII Dp<=Dadm Regular a Refuerzo o

R<100 mala Si Resistencia ReconstrucciónIV Dp<Dadm mala Si Resistencia Refuerzo o

R<100 ReconstrucciónV mala

El pavimento presenta Si Resistencia ReconstrucciónIGG>180

Hipótesis

CRITERIOS PARA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL


METODO DNER

DIMENSIONAMIENTO DEL REFUERZO

H K logD p

D adm


METODO DNER EJEMPLO

Dist Deflexión Dist Deflexión Dist Deflexión0 4 340 108 680 8720 59 360 100 700 9640 45 380 103 720 9860 78 400 99 740 9780 94 420 115 760 87

100 48 440 107 780 86120 74 460 83 800 98140 70 480 91 820 96160 66 500 93 840 102180 71 520 98 860 103200 79 540 99 880 98220 92 560 98 900 96240 88 580 84 920 86260 88 600 99 940 85280 75 620 102 960 102300 92 640 104 980 85320 108 660 89 1000 89

Aparato Utilizado: Viga benkelman

ESALs 1.5x10E6

Crecimiento: 5%

Vida útil: 10 años. Temperatura ambiente: 25ºC

Levantamiento: Invierno

Rc<100 m

Medidas de Deflexión:

X0.01 mm


METODO DNER EJEMPLO

Media Aritmética Expurgada: 89.5 x10E-2 mm DD i

n

Desvío Padrón: 14.6 x10E-2 mm1

)( 2

n

DDs

n

nii

Determinación de un nuevo intervalo

Número de Valor Est.Medidas (z)

3.00 1.004.00 1.505 a 6 2.007 a 19 2.5020.00 3.00

szD 1

28.1331 D

70.451 D


METODO DNER EJEMPLO


100 48 440 107 780 86120 74 460 83 800 98140 70 480 91 820 96160 66 500 93 840 102180 71 520 98 860 103200 79 540 99 880 98220 92 560 98 900 96240 88 580 84 920 86260 88 600 99 940 85280 75 620 102 960 102300 92 640 104 980 85320 108 660 89 1000 89

28.1331 D

70.451 D


n


)( 2

n

DDs

n

nii


METODO DNER EJEMPLO



3.00 1.004.00 1.505 a 6 2.007 a 19 2.5020.00 3.00

szD 1

29.1301 D

47.501 D


METODO DNER EJEMPLO


100 48 440 107 780 86120 74 460 83 800 98140 70 480 91 820 96160 66 500 93 840 102180 71 520 98 860 103200 79 540 99 880 98220 92 560 98 900 96240 88 580 84 920 86260 88 600 99 940 85280 75 620 102 960 102300 92 640 104 980 85320 108 660 89 1000 89

29.1301 D

47.501 D


n


)( 2

n

DDs

n

nii


METODO DNER EJEMPLO



3.00 1.004.00 1.505 a 6 2.007 a 19 2.5020.00 3.00

szD 1

35.1271 D

14.551 D


100 48 440 107 780 86120 74 460 83 800 98140 70 480 91 820 96160 66 500 93 840 102180 71 520 98 860 103200 79 540 99 880 98220 92 560 98 900 96240 88 580 84 920 86260 88 600 99 940 85280 75 620 102 960 102300 92 640 104 980 85320 108 660 89 1000 89


METODO DNER EJEMPLO

35.1271 D

14.551 D

OK!

Cálculo de la Deflexión Característica:

sDDc mmDc21028.103


METODO DNER EJEMPLO

Cálculo de la Deflexión de Proyecto:

tcp FDD 20.1tF

93.123pD

Dadm 103.01 0.175 log Esal( )( )[ ]

Dadm 84.954 102mm

mmX 210


METODO DNER EJEMPLO

admpadm DDD 393.123pD mmX 210

mmX 210 95.84admDDatos Calidad Necesidad Criterio de Medidas

Deflectométricos Estructural de Estudios Cálculo para CorrectivasObtenidos Complementarios Refuerzo

I Dp<=Dadm Buena No Sólo correcionesR>=100 de superficie

II Dp> Dadm Si Dp<3Dadm No Deflectométrico RefuerzoR>=100 regular

Si Dp>3Dadm Si Deflectométrico Refuerzomala Resistencia Reconstrucción

III Dp<=Dadm Regular a Refuerzo oR<100 mala Si Resistencia Reconstrucción

IV Dp<Dadm mala Si Resistencia Refuerzo oR<100 Reconstrucción

V malaEl pavimento

presenta Si Resistencia ReconstrucciónIGG>180

Hipótesis

40);log( KD

DKH

adm

pCA

cmHCA 48,6


METODO DEL ASHALT INSTITUTE

Mínimo de 20 deflexiones tomadas en la huella externa.

RRD = Deflexión reversible máxima representativa del trecho (mm)

X: Media de las deflexiones reversibles

S: Desvío Padrón

F: Factor de ajuste de temperatura

C: Factor de ajuste del periodo crítico. C=1 si es realizado el ensayo en el periodo crítico.



EJEMPLO

a) Tráfico

ESALs: 870.000

T=15ºC

Espesor 10”

b) Deflexiones

x= 0.155 mm s=0.01016mm

c) Factor de Temperatura

F=1.10

d) Factor de Ajuste

C=1



00.1*10.1*)0102.0*2155.0( RRD

mmRRD 193.0

cmEspesor 0.9

Deflexiones en Pavimentos

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